組織学的情報とリンクした単一細胞遺伝子発現プロファイル動態の解明

• 研究領域: 配偶子インテグリティの構築
• 研究課題/領域番号: 18H05553
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 奈良県立医科大学
• 研究代表者: 栗本 一基 奈良県立医科大学, 医学部, 教授 (20415152)
• 研究期間 (年度): 2018-06-29 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 120,770千円 (直接経費: 92,900千円、間接経費: 27,870千円); 2022年度: 19,240千円 (直接経費: 14,800千円、間接経費: 4,440千円); 2021年度: 23,270千円 (直接経費: 17,900千円、間接経費: 5,370千円); 2020年度: 22,620千円 (直接経費: 17,400千円、間接経費: 5,220千円); 2019年度: 24,050千円 (直接経費: 18,500千円、間接経費: 5,550千円); 2018年度: 31,590千円 (直接経費: 24,300千円、間接経費: 7,290千円)
• キーワード: シングルセルトランスクリプトーム / 組織切片 / RNA-seq / 空間トランスクリプトーム / 生殖細胞 / 配偶子形成 / 1細胞RNAseq / LCM / 組織学的情報 / レーザーマイクロダイセクション / 1細胞解析 / 組織 / 卵 / シングルセル / 単一細胞 / トランスクリプトーム / 形態 / gem cell / oocyte / histology / 単一細胞解析 / Single cell / 1細胞 / RNAseq / 組織学 / 単一細胞トランスクリプトーム / 配偶子 / 品質管理 / 卵子 / 位置情報

研究成果の概要

本研究では凍結組織切片から採取した単一細胞を強弱2種類の界面活性剤で溶解し、新鮮な細胞と同等の感度と定量性でRNA-seqする手法 DRaqL (direct RNA recovery and quenching for LCM)を開発した。下流のcDNA増幅法は独自手法（SC3-seq）に加え一般的な手法（Smart-seq2）や市販キット（Takara SMART-seq v4）も適合した。この手法はプロテアーゼ処理と組み合わせてホルマリンで強く固定した切片からも効率よく解析できた。これを用いて卵巣内の卵胞形成過程における組織学的情報にリンクしたトランスクリプトームの多様性を同定した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

組織切片から採取した単一の細胞の遺伝子発現を精密におこなうことができる技術を開発した。これにより高精度な組織学的な解析で細胞の形態的・位置的情報を得た後に、正確な遺伝発現情報を得ることができるようになった。広く行われる組織切片全体にわたる空間トランスクリプトーム解析技術と比較して、多数の切片に渡る形態的に同定可能な細胞に対して高感度な解析が可能であるという相補的な特性を持つ。この手法を用いてマウス卵巣中の卵母細胞のサイズと遺伝子発現の間の関係の多様性を見出した。これは卵母細胞の品質管理機構に関する新しいアプローチを提供すると期待される。

研究成果

• [雑誌論文] 10.1073/pnas.2213810120 (2023)
  • 著者名/発表者名: Generoso, S.F., Neguembor, M.V., Hershberg, E.A., Sadreyev, R.I., Kurimoto, K., Yabuta, Y., Ricci, R., Audergon, P., Bauer, M., Saitou, M., Hochedlinger, K., Beliveau, B.J., Cosma, M.P., Lee, J.T., Payer, B.
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci U S A 巻: 120 号: 4
  • DOI: 10.1073/pnas.2213810120
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Conservation and divergence of canonical and non-canonical imprinting in murids (2023)
  • 著者名/発表者名: Richard Albert Julien、Kobayashi Toshihiro、Inoue Azusa、Monteagudo-S?nchez Ana、Kumamoto Soichiro、Takashima Tomoya、Miura Asuka、Oikawa Mami、Miura Fumihito、Takada Shuji、Hirabayashi Masumi、Korthauer Keegan、Kurimoto Kazuki、Greenberg Maxim V. C.、Lorincz Matthew、Kobayashi Hisato
  • 雑誌名: Genome Biology 巻: 24 号: 1 ページ: 48-48
  • DOI: 10.1186/s13059-023-02869-1
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Functional primordial germ cell?like cells from pluripotent stem cells in rats (2022)
  • 著者名/発表者名: Oikawa Mami、Kobayashi Hisato、Sanbo Makoto、Mizuno Naoaki、Iwatsuki Kenyu、Takashima Tomoya、Yamauchi Keiko、Yoshida Fumika、Yamamoto Takuya、Shinohara Takashi、Nakauchi Hiromitsu、Kurimoto Kazuki、Hirabayashi Masumi、Kobayashi Toshihiro
  • 雑誌名: Science 巻: 376 号: 6589 ページ: 176-179
  • DOI: 10.1126/science.abl4412
  • 査読あり
• [雑誌論文] Histology-associated transcriptomic heterogeneity in ovarian folliculogenesis revealed by quantitative single-cell RNA-sequencing for tissue sections with DRaqL (2022)
  • 著者名/発表者名: Ikeda Hiroki、Miyao Shintaro、Nagaoka So、Yamamoto Takuya、Kurimoto Kazuki
  • 雑誌名: biorxiv 巻: -
  • DOI: 10.1101/2022.12.14.520513
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] Reconstituting oogenesis in vitro: recent progress and future prospects (2021)
  • 著者名/発表者名: Nagaoka So I.、Saitou Mitinori、Kurimoto Kazuki
  • 雑誌名: Current Opinion in Endocrine and Metabolic Research 巻: 18 ページ: 145-151
  • DOI: 10.1016/j.coemr.2021.03.022
  • 査読あり
• [雑誌論文] Epigenome reprogramming in the male and female germ line (2021)
  • 著者名/発表者名: Kurimoto Kazuki、Ikeda Hiroki、Kobayashi Hisato
  • 雑誌名: Epigenetics and Reproductive Health 巻: 21 ページ: 3-25
  • DOI: 10.1016/b978-0-12-819753-0.00001-5
  • ISBN: 9780128197530
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cyclosporin A and FGF signaling support the proliferation/survival of mouse primordial germ cell-like cells in vitro† (2020)
  • 著者名/発表者名: Ohta Hiroshi、Yabuta Yukihiro、Kurimoto Kazuki、Nakamura Tomonori、Murase Yusuke、Yamamoto Takuya、Saitou Mitinori
  • 雑誌名: Biology of Reproduction 巻: 104 号: 2 ページ: 344-360
  • DOI: 10.1093/biolre/ioaa195
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 始原生殖細胞発生過程におけるDNAメチル化リプログラミング (2020)
  • 著者名/発表者名: 栗本一基
  • 雑誌名: 月刊 細胞 巻: 52 ページ: 508-511
• [雑誌論文] マウス卵母細胞運命決定機構の解明 (2020)
  • 著者名/発表者名: 長岡 創、栗本一基、斎藤通紀
  • 雑誌名: 実験医学 巻: 38 ページ: 1893-1896
• [雑誌論文] Germline development in rat revealed by visualization and deletion of Prdm14 (2020)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi Toshihiro、Kobayashi Hisato、Goto Teppei、Takashima Tomoya、Oikawa Mami、Ikeda Hiroki、Terada Reiko、Yoshida Fumika、Sanbo Makoto、Nakauchi Hiromitsu、Kurimoto Kazuki、Hirabayashi Masumi
  • 雑誌名: Development 巻: 147 ページ: 183798-183798
  • DOI: 10.1242/dev.183798
  • 査読あり
• [雑誌論文] ZGLP1 is a determinant for the oogenic fate in mice (2020)
  • 著者名/発表者名: Nagaoka So I.、Nakaki Fumio、Miyauchi Hidetaka、Nosaka Yoshiaki、Ohta Hiroshi、Yabuta Yukihiro、Kurimoto Kazuki、Hayashi Katsuhiko、Nakamura Tomonori、Yamamoto Takuya、Saitou Mitinori
  • 雑誌名: Science 巻: 367 号: 6482 ページ: 4115-4115
  • DOI: 10.1126/science.aaw4115
  • NAID: 120006850276
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Germ cell reprogramming (2019)
  • 著者名/発表者名: Kurimoto Kazuki、Saitou Mitinori
  • 雑誌名: Curr Top Dev Biol 巻: 125 ページ: 91-125
  • DOI: 10.1016/bs.ctdb.2019.04.005
  • 査読あり
• [学会発表] Quantitative single-cell RNA-sequencing for tissue sections with DRaqL; an efficient RNA recovery and cDNA amplification method for laser capture microdissection (2022)
  • 著者名/発表者名: 栗本一基
  • 学会等名: The International Symposium “Totipotency and Germ Cell Development
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Single-cell RNA-sequencing for frozen sections with DRaqL; an efficient RNA recovery and cDNA amplification method for laser capture (2022)
  • 著者名/発表者名: 栗本一基
  • 学会等名: 第127回日本解剖学会年会
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 始原生殖細胞の発生とエピゲノムリプログラミング (2021)
  • 著者名/発表者名: 栗本一基
  • 学会等名: 第126回日本解剖学会総会・全国学術集会・第98回日本生理学会大会
  • 招待講演
• [学会発表] 組織学にリンクした定量的な単一細胞遺伝子発現解析法の開発に向けて (2019)
  • 著者名/発表者名: 栗本一基
  • 学会等名: 日本分子生物学会
  • 招待講演
• [学会発表] 単一細胞遺伝子発現解析の展望 (2019)
  • 著者名/発表者名: 栗本一基
  • 学会等名: 「生体5次元情報」を解読する医工計測技術を創出する「知・もの・人」づくり計画キックオフシンポジウム
  • 招待講演
• [図書] 疾患原因遺伝子・タンパク質の解析技術と創薬/診断技術への応用 (2022)
  • 著者名/発表者名: 栗本一基
  • 総ページ数: 13
  • 出版者: 技術情報協会
  • ISBN: 9784861048777
• [産業財産権] 細胞の溶解方法 (2022)
  • 発明者名: 栗本一基、池田宏輝、宮尾晋太朗
  • 権利者名: 奈良県立医科大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2021-200053
  • 出願年月日: 2022